Targeting of regulated necrosis in kidney disease

Abstract

The term acute tubular necrosis was thought to represent a misnomer derived from morphological studies of human necropsies and necrosis was thought to represent an unregulated passive form of cell death which was not amenable to therapeutic manipulation. Recent advances have improved our understanding of cell death in acute kidney injury. First, apoptosis results in cell loss, but does not trigger an inflammatory response. However, clumsy attempts at interfering with apoptosis (e.g. certain caspase inhibitors) may trigger necrosis and, thus, inflammation-mediated kidney injury. Second, and most revolutionary, the concept of regulated necrosis emerged. Several modalities of regulated necrosis were described, such as necroptosis, ferroptosis, pyroptosis and mitochondria permeability transition regulated necrosis. Similar to apoptosis, regulated necrosis is modulated by specific molecules that behave as therapeutic targets. Contrary to apoptosis, regulated necrosis may be extremely pro-inflammatory and, importantly for kidney transplantation, immunogenic. Furthermore, regulated necrosis may trigger synchronized necrosis, in which all cells within a given tubule die in a synchronized manner. We now review the different modalities of regulated necrosis, the evidence for a role in diverse forms of kidney injury and the new opportunities for therapeutic intervention. Resumen: La idea de que el término necrosis tubular aguda supone una denominación inapropiada se deriva de estudios morfológicos de necropsias humanas. La opinión generalizada ha sido que la necrosis representa una forma pasiva de muerte celular no regulada que no es susceptible de manipulación terapéutica. Los recientes avances han mejorado nuestra comprensión de la muerte celular en la lesión renal aguda. En primer lugar, la apoptosis origina una pérdida celular, pero no desencadena una respuesta inflamatoria. Sin embargo, los intentos rudimentarios de interferir en la apoptosis (p. ej., con determinados inhibidores de la caspasa) pueden desencadenar una necrosis y, por lo tanto, una lesión renal mediada por inflamación. En segundo lugar, y lo que es más revolucionario, ha surgido el concepto de necrosis regulada. Se han descrito varias modalidades de necrosis regulada como necroptosis, ferroptosis, piroptosis y necrosis regulada por transición de permeabilidad mitocondrial. De forma análoga a la apoptosis, la necrosis regulada se modula a través de moléculas específicas que actúan como dianas terapéuticas. Al contrario que la apoptosis, la necrosis regulada puede ser extremadamente proinflamatoria y, lo que es importante para el trasplante renal, inmunogénica. Además, la necrosis regulada puede desencadenar una necrosis sincronizada, en la que todas las células del interior de un túbulo concreto mueren de manera sincronizada. Revisaremos las diferentes modalidades de necrosis regulada, la evidencia de una función en las diversas formas de lesión renal y las nuevas oportunidades de intervención terapéutica. Keywords: Apoptosis, Ferroptosis, Necroptosis, Kidney, Acute kidney injury, Chronic kidney disease, Transplantation, Acute rejection, Delayed graft function, Palabras clave: Apoptosis, Ferroptosis, Necroptosis, Riñón, Lesión renal aguda, Enfermedad renal crónica, Trasplante, Rechazo agudo, Función retardada del injerto